关于多层框架房屋建筑结构设计的分析与探讨

赵 兴

天津市建筑设计院

关于多层框架房屋建筑结构设计的分析与探讨

赵 兴

天津市建筑设计院

本文介绍了多层框架房屋建筑结构的构成，分析了多层框架房屋建筑结构设计的优缺点，对多层框架房屋建筑结构设计的要点进行了探讨，以供参考。

多层框架；房屋建筑；结构设计

前言

随着建筑行业多元化程度的不断深入，框架结构越来越走入人们的视线，也逐渐被人们所喜爱。框架结构自身有着非常多的优点，它不仅自重轻，而且可以将空间分割，同时还具有抗震性好、设计灵活方便等特点，在未来的建筑行业中，框架结构设计必然会成为主流设计，也将越来越扮演着重要的角色。

1 多层框架房屋建筑结构的构成

框架结构是通过梁、柱构成的，一般状况下，应该垂直进行柱体布置，梁体需要水平布置。屋面应该考虑到排水以及其他部分的要求，能够设置为斜梁。为了与施工要求相符，通常梁和柱的连接方式为刚性连接。能够把多层建筑节点设置为半铰节点，当梁、柱间的连接方式是铰接时，就是多层排架，刚性的方法会比普通连接方法节约材料，构造的横向连接方法强度非常好，横梁的高度设置也十分合理，能够合理加强房屋的净空，是一种非常经济的构造形式，柱支座通常是固定支座，也能够实施铰支座设计。框架分成等跨以及不等跨两种，层高能够相等也能够不相等。在确保建筑工艺要求的前提下实施框架结构设计，当框架的结构是高次超静定结构时，不但需要承受竖向荷载，也需要承受侧向作用力。

2 多层框架房屋建筑结构设计的优缺点

2.1 优点

该结构框架在具体应用过程中，具有自重轻、分隔灵活、材料使用量少等优点。同时，还能够灵活的配合地面建筑在平面上的具体布置情况，方便对较大的空间建筑结构进行合理安排；框架结构的梁、柱构件容易实现定型化和标准化，并且在具体施工建设过程中，方便应用装配整体式结构，能够大幅度缩短工程的建设工期；对现浇混凝土框架进行应用时，结构都具有较好的刚度、整体性，设计好，处理好可以使结构的抗震性达到要求标准，同时可以依据具体需求，将梁或柱的截面浇筑成特定的形状。

2.2 缺点

该结构具体应用过程中，应力集中现象十分显著，框架结构侧向刚度相对较小，是一种柔性结构框架，一旦发生地震，受地震作用影响，结构容易在水平方向发生较大位移，从而将会发生较为严重的非结构性破坏。因此该结构通常来说适用于非抗震设计中，结构中使用的水泥和钢材量较大，构建数量的总量偏多，街头工作量大，需要多次吊装，浪费大量的人力，同时在具体施工过程中，会受到环境、季节等各项因素的影响。

3 多层框架房屋建筑结构设计要点

3.1 多层框架地基设计

我国大多数的框架设计是条形基础或者独立基础，如此，地面的基础截面设计要充分考虑地基变形状况以及其承载力从而确定基底的尺寸。地基上的浅基础设计除了要充分考虑承载力以及变形需求外，还要尽量兼顾经济性原则，做好成本控制工作。在此基础上根据地基上部的结构来选取持力层建设，而后综合考虑各方面条件，科学地、合理地分析建筑物的种类、外形、实用性以及稳定性。地基的设计除了考虑技术层面外，还要结合以往的施工经验，要将建筑物所处的水文地质条件与相关地质报告综合考虑，进而选取符合实际情况的地基处理办法。

3.2 配筋结构设计

(1)框架外挑梁配筋设计。在实际施工过程中，建筑物的施工受到很大的外界因素干扰，挑梁设计就是其中之一。在挑梁设计中，建筑占地面积因素和建筑物使用功能会对其设计造成很大的影响。由于框架梁断面和外挑梁断面在客观上存在着差异，所以一些设计人员就会把框架梁的主筋延伸至外挑梁上，而这样设计就会严重地影响建筑质量。所以在计算分析时，工作人员必须认真分析框架外挑梁的负重情况，恰当配置配筋，从而提高承载力，保证工程质量。

(2)框架柱的配筋设计。在一般的建筑物设计中，框架柱的配筋配备相对较低。在地震发生时，框架柱遭受的扭转剪力很大，同时也遭受着双向偏心压力，地震条件下很容易摧毁内柱，所以在框架柱的配筋设计时，必须综合考虑各个方面的受力情况。在设计中，如果建筑物所处的地基土质不坚硬，这时可以考虑加大框架柱的配筋。同时在设计时要提升箍筋对混凝土的制约能力，所以建议设计人员将框架柱箍筋方式设计为井字形或者菱形。

3.3 建筑物内力分析

建筑结构的内在竖向荷载和水平荷载存在着较大的差异。在竖向荷载计算中，可供选择的方法有分层法和弯矩二次分配法。分层法计算的要点在于将上下层两端的弹性支撑改为固定端支撑，然后用各层柱的线刚度乘以0.9，从而得到内力值。而弯矩二次分配法则需要对各个节点的不平衡弯矩进行重新分配和计算，从而得到数值。而水平荷载计算中，可以采用反弯点法和D 值法，需要注意的是，D值法的计算精准度较高，但是当梁和柱线的刚度过大时，反弯点法则更能体现出准确度。所以建筑物的内力分析是一个细致而又复杂的过程，需要相关设计人员综合考虑各种因素，进而得到准确的数据，提高建筑物的安全性能。

3.4 房屋建筑抗震设计

抗震性设计是现代房屋设计的重点和难点，在设计工作中，相关设计人员必须首先确定梁高度数值的准确性和适用性，如果设计和计量存在困难时，一般要遵循最大值原则，以避免由于梁刚度较小致使出现过高的抗弯安全储备，进而引发安全事故的现象。此外，在设计梁端负筋的过程中，则需要采用最小值原则，即相关设计人员要尽可能地选择最小的负筋值，进而确保梁端塑性铰的出现，而且在设计时，相关设计人员还要保证梁端负筋量不能超过需求值，对于跨中配筋可以适当地扩充其宽度。值得注意的是，为了方便框架房屋的施工，可以将与配筋相差5%的梁设计成类配筋，从而简化施工步骤。

4 结束语

综上所述，多层框架房屋结构设计中，经常会遇到一些难题，在具体设计过程中，设计人员要不断积累设计经验，采用合理的理念，完成相应的设计，确保建筑结构的合理性，提高建筑的质量。

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[2]谈峰玲.多层框架房屋建筑结构设计问题及解决措施[J].建材与装饰，2016（46）：88～89.

[3]李海鸣.多层混凝土框架房屋建筑结构设计分析[J].科技展望，2015，25（27）：31.